双曲率车门玻璃的设计方法
【专利摘要】本发明涉及一种双曲率车门玻璃的设计方法，包括以下几个步骤：（1）根据双曲率玻璃和造型面的特征，确定几何输入模型；（2）根据输入模型确定参数化的鼓轴位置；（3）根据局部坐标系和鼓形面的数学方程建立参数化的鼓形面模型；（4）切割鼓形面轮廓，生成鼓形双曲率玻璃面。本发明的设计方法改进了传统环面设计模型，对鼓轴位置的优化以及鼓形双曲率玻璃的设计具有规范指导作用，同时也有利于提高双曲率玻璃的拟合精度和运动质量，减少故障率的发生，具有很高的工程实际价值，同时也是提高汽车行业车身开发能力的一大要求。
【专利说明】
双曲率车口玻璃的设计方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种双曲率车口玻璃，特别是设及一种鼓形车口玻璃的设计方法。 技术背景
[0002] 在汽车工业迅猛发展的今天，车身的流线型和空气动力学要求越来越高，越来越 多的轿车采用了双曲率侧窗，而鼓形双曲率侧窗也已经成为车口玻璃的主要发展方向。在 传统的设计流程中，车口玻璃及其引导系统的设计是一个对工程师个人经验依赖性很强的 工作，在激烈的市场竞争中已经不再适应现代化生产的节奏。而鼓形双曲率侧窗的设计规 范已经成为车口结构设计中的难点。
[0003] 双曲率玻璃横向和纵向的曲率均大于零，因此称为双曲率玻璃，其升降运动形式 在立体几何的分解下可W看成转动和滑移的合成运动，运种更复杂的运动形式给双曲面玻 璃的设计带来了更多的挑战。常见的有圆环面和鼓形面模型。双曲面玻璃可W看成运两个 模型的截取的一段曲面，其具体的位置和大小由模型的半径轴距等参数决定。
[0004] 侧窗双曲率玻璃的拟合设计多采用圆环面拟合。但运种方法主要存在两个问题： 拟合出的圆环面与实际玻璃的造型面偏差过大，达不到工程设计精度要求;玻璃运动不稳 定，很难满足空气动力学要求。采用鼓形面理论能很好的避免运些问题，是双曲率玻璃的设 计符合行业标准。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种基于鼓形面理论的双曲率车口玻璃的设计方法，从而提 高设计效率W及双曲率玻璃的稳定性和可靠性，减少双曲率玻璃的故障率。
[0006] 为实现上述目的，本发明的技术方案是:一种双曲率玻璃的设计方法，包括W下几 个步骤：
[0007] (1)根据双曲率玻璃和造型面的特征，确定几何输入模型；
[000引（2)根据输入模型确定参数化的鼓轴位置；
[0009] (3)根据局部坐标系和鼓形面的数学方程建立参数化的鼓形面模型；
[0010] (4)切割鼓形面轮廓，生成鼓形双曲率玻璃面。
[0011] 所述步骤（1)中，几何输入模型包括双曲率玻璃的边界点，前后边界线，上边界线 W及腰线。
[0012] 所述步骤(2)中，参数化的鼓轴位置由鼓轴旋转的角度W及中点所在位置驱动。
[0013] 所述步骤(3)中，鼓形面的数学方程为：
[0014] ，其中：X、Y、Z表示直角坐标系中的变量，a、b、c为任意 正常数。
[0015] 所述步骤(4)中，W边界线为切割线，生成参数化的玻璃面。
[0016] 本发明的有益效果是:本发明实施的双曲率车口玻璃设计方法改进了传统环面设 计模型，对鼓轴位置的优化W及鼓形双曲率玻璃的设计具有规范指导作用，同时也有利于 提高双曲率玻璃的拟合精度和运动质量，减少故障率的发生，具有很高的工程实际价值，同 时也是提高汽车行业车身开发能力的一大要求。
【附图说明】
[0017]图1是本发明的输入模型图；
[001引图2是本发明中局部坐标系1示意图；
[0019] 图3是本发明中设计的参数化鼓轴位置图；
[0020] 图4是本发明中局部坐标系2示意图；
[0021 ]图5是本发明中的鼓形面数学方程模型；
[0022] 图6是本发明中切割后的侧窗面示意图；
【具体实施方式】
[0023] 下面根据附图具体说明本发明的【具体实施方式】。下图描述的步骤是示例性的，目 的在于解释本发明，而不能限制本发明的理解。
[0024] 本发明的基于鼓形面理论的双曲率车口玻璃的设计方法，包括W下几个步骤：
[0025] (1)根据双曲率玻璃和造型面的特征，确定几何输入模型；
[0026] (2)根据输入模型确定参数化的鼓轴位置；
[0027] (3)根据局部坐标系和鼓形面的数学方程建立参数化的鼓形面模型；
[0028] (4)切割鼓形面轮廓，生成鼓形双曲率玻璃面。
[0029] 所述步骤（1)中，几何输入模型包括双曲率玻璃的边界点，前后边界线，上边界线 W及腰线。
[0030] 所述步骤(2)中，参数化的鼓轴位置由鼓轴旋转的角度W及中点所在位置驱动。
[0031] 所述步骤(3)中，鼓形面的数学方程为：
[0032]
，其中：X、Y、Z表示直角坐标系中的变量，a、b、c为任意 正常数。
[0033] 所述步骤(4)中，W边界线为切割线，生成参数化的玻璃面。
[0034] 实施例：
[0035] 根据某车型的前侧窗玻璃模型，结合双曲率玻璃面的实际拟合跟运动规律，确定 了如图1的输入模型：点A、点G分别为前后边界线与上边界线的交点，点C、点E分别为前后边 界线与腰线的交点，点B为AC的中点，点F为EG的中点，点D为CE的中点，点H为AG在竖直方向 的中点，点K为FB在竖直方向的中点。
[0036] 根据鼓形面的造型理论，首先确立鼓轴线的位置:作出经过EFGS点的圆弧线，并 取其圆屯、化，过化作出圆弧1的轴线LI,连接化F，W化为原点，Ll为X轴，OiF为Y轴建立一个局 部坐标系CSYSl，如图2。
[0037] 在坐标系CSYSl下，将轴线Ll绕Y轴旋转一个角度Al,再将其绕Z轴旋转一个角度 A2,初始值均设为1°。得出一个参数化的轴线L2，L2为鼓轴线位置，方向由A1、A2驱动，如图 3。
[003引将点F向轴线L2投影得到点02,连接化F，W轴线LI为X轴方向，02F为Y轴方向建立局 部坐标轴CSYS2,如图4。
[0039] W化为原点，CSYS2为坐标系创建一个鼓形面方程的鼓形面，L2方向为方程的X轴 方向，b = 〇2F，如图5。
[0040] 通过上述参数化模型的建立，鼓形双曲率玻璃的拟合可W看成完全参数化的优化 问题，即通过A1、A2参数优化出最优的鼓轴位置，通过a b C的变化优化出与原汽车造型A面 偏差最小的双曲率玻璃面。在鼓形面中切割出侧窗玻璃面，如图6。
[0041] 在本发明的描述中，需要理解的是，"取点""投影""平移""旋转"等术语是基于附 图的方位或位置关系，目的在于简化描述本发明的设计规范，而不能理解为特定的位置和 步骤。对于本领域的普通技术人员而言，可W根据具体情况理解上述术语在本发明中的具 体含义。
[0042] 尽管上面已经给出本发明的具体实施步骤，可W理解的是，上述实施例是带有示 范性质的，不能限制对本发明的理解，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可W对上 述实施例进行替换、变化和修改。
【主权项】
1. 一种双曲率车门玻璃的设计方法，其特征在于，包括以下几个步骤： (1) 根据双曲率玻璃和造型面的特征，确定几何输入模型； (2) 根据输入模型确定参数化的鼓轴位置； (3) 根据局部坐标系和鼓形面的数学方程建立参数化的鼓形面模型； (4) 切割鼓形面轮廓，生成鼓形双曲率玻璃面。2. 根据权利要求1所述的双曲率车门玻璃的设计方法，其特征在于:所述步骤（1)中，几 何输入模型包括双曲率玻璃的边界点，前后边界线，上边界线以及腰线。3. 根据权利要求1所述的双曲率车门玻璃的设计方法，其特征在于:所述步骤(2)中，参 数化的鼓轴位置由鼓轴旋转的角度以及中点所在位置驱动。4. 根据权利要求1所述的双曲率车门玻璃的设计方法，其特征在于:所述步骤(3)中，鼓 形面的数学方程为：，其中：X、Y、Z表示直角坐标系中的变量，a、b、c为任意正常 数。5. 根据权利要求1所述的双曲率车门玻璃的设计方法，其特征在于:所述步骤(4)中，以 边界线为切割线，生成参数化的玻璃面。
【文档编号】G06F17/50GK105956246SQ201610264594
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】高大威, 冯金芝, 郑松林, 黄星星, 肖丹, 赵礼辉, 张楠
【申请人】上海理工大学